[实用新型]一种集成式GIS局部放电超高频检测判定装置

说明书

技术领域

本发明属于电气设备绝缘监测技术领域，特别涉及气体绝缘全封闭组合电器局部放电在线监测装置。 

背景技术

六氟化硫气体绝缘组合电气（GIS）将断路器、隔离开关、快速接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、部分母线、套管和电缆终端等电气元件封闭组合在接地的金属外壳中，以六氟化硫为绝缘和灭弧介质，具有占地面积小、运行可靠、检修周期长、维护工作量小、安装迅速、运行费用低、无电磁干扰等特点。在GIS事故中，绝缘事故占了很大比重，因此，对GIS的有效监测，必须针对绝缘故障进行实时监控。GIS中局部放电往往是绝缘故障的前兆，所以，对GIS局部放电的监测对保障气体绝缘全封闭组合电器设备的安全运行具有重要意义。 

GIS内部发生局部放电时，由于放电点处电荷的迅速转移，形成持续时间很短的电流脉冲，并产生频率分量极其丰富的电磁波，其中横电波和横磁波具有各自的下限截止频率，一般为250MHz～350MHz，使用超高频法对局部放电进行监测具有抗干扰能力强，灵敏度高，可长期监测的特点。 

在超高频检测中超高频信号的采集和处理是其关键。由于现场电磁环境复杂，模拟信号易受到干扰，作为在线监测设备，要求其具有简单性、易操作性和现场可行性。如中国专利号为ZL200510057031.1公开的“气体绝缘组合电器局部放电超高频检测装置及方法”，该装置主要由传感器、放大滤波器、高速数字采集器和计算机等组成，因计算机和高速数字采集器应远离GIS，传感器接收的模拟信号频率高，传送距离远，容易引入干扰，降低信噪比，且高速数字采集器价格较高，不利于在线监测设备的广泛推广使用。又如中国专利号为ZL201210331526.9公开的“基于超高频检测的智能开关柜局部放电在线监测系统及方法”通过下混频降低了信号的频率，但是混频器使其检测带宽小，其前端放大滤波电路使检测动态范围较小，无法同时监测远距离的小信号局放和近距离的大信号局放，且传感器单元和监测单元间也容易引入干扰。 

发明内容

本发明的目的在于针对现有的GIS局部放电超高频监测装置的不足之处，提高GIS局放监测的可应用性。本发明装置无GIS内置天线，不改变GIS本体结构，天线和处理系统分别置于双层腔体的各层，天线腔体(10)为天线提供信号屏蔽，电路腔体为电路板提供容纳空间和EMI屏蔽。 

本发明的目的是这样实现的：一种集成式GIS局部放电超高频检测判定装置,主要包括传感器(1)、降频器(2)、比较器(3)、计数器(4)、单片机(5)，电路板(6)，主控室计算机(7)，双层腔体壳(16)。传感器天线为蝶形天线(12)，安装在传感器第一层腔体(10)中，通过环氧树脂封装，第一层腔体与第二层腔体中间有通孔(13)，同轴电缆(8)通过通孔将碟形天线(12)与电路板(6)连接。电路板安装在传感器第二层腔体(11)中，通过背板(14)封装，降频器(2)、比较器(3)、计数器(4)、单片机(5)在电路板(6)上，电路板(6)对局放信号进行处理，输出为RS485总线(9)，其通过嵌在背板(14)上的四针航空接头(15)输出，电路板(6)与主控室计算机(7)通过四芯线(9)相连接，运行人员便可监测GIS内部的局放情况。相比采用示波器或者A/D采集卡，本装置模拟信号线路全部集中在与GIS相连的金属壳体中，有效的隔离外界干扰，具有较高的检测灵敏度和信噪比。本发明的降频器由阻抗匹配电路和对数检波电路组成，它能将高于300MHz的局放超高频信号转换成低于10MHz的高频信号。 

本发明装置的工作过程：当GIS内部发生局部放电时，第一层腔体(10)内的蝶形天线(12)接收到的高频电磁波信号通过同轴电缆(8)传输至电路腔的电路板(6)上，在电路板(6)上首先通过阻抗匹配电路进行阻抗匹配，以减少高频信号的反射，然后通过降频器(2)降低信号频率，降频器(2)由对数检波器组成，天线接收到的超高频信号经检波得到高频信号，该高频信号经比较器(3)比较，得到数字信号提供给计数器(4)，单片机(5)读取计数器(4)的值并由485总线发送至主控室内的计算机(7)，单片机(5)还提供模拟电压给比较器(3)作为比较器的比较阈值。 

发明装置检测频带在超高频段，能够有效避开低频干扰，且天线电路全部包含在双层腔体内，腔体对干扰信号也具有屏蔽作用，在不改变GIS结构的前提下，能够清晰准确的检测出GIS内部局部放电产生的超高频电磁波信息，对GIS实施在线监测。集成式的传感器简化接线方式，腔体外通过一根四芯线连接至主控室，便于在变电站内多传感器安装和布线。